AMMONIZZAZIONE
AMMONIZZAZIONE
. È quel particolare processo di umificazione che conduce a formazione di ammoniaca: per la conoscenza di questo processo occorre dunque una rapida rassegna delle materie organiche azotate del terreno, le quali sono in parte d'origine vegetale, in parte d'origine animale.
Nelle piante prevalgono le sostanze proteiche alle quali sono associate piccole quantità di amminoacidi, che costituiscono complessivamente la cosiddetta non-proteina. Di essi citiamo i principali rappresentanti: l'asparagina, o monoammide dell'acido amminosuccinico: C4H8N2O3; la glutammina, o monoamide dell'acido amminoglutarico: C5H10N2O3; l'acido ammino-valerianico: C5H11NO2; la leucina, o acido α-ammino-capronico: C6H13NO2; l'isoleucina, o acido ammino-metil-etil-propionico: C6H13NO2; la tirosina, o acido p-ossifenil-ammino-propionico: C9H11NO3; il triptofano, o acido indolammino-propionico: C9H11N2O2; la prolina, o acido α-pirrolidincarbonico: C5H9NO2; l'arginina, o acido guanidin-ammino-valerianico: C6H14N4O2; l'istidina, o acido ammino-β-imidazol-propionico: C6H9N3O2; la lisina o acido diammino-capronico: C6H14N2O2.
Negli animali è proteico l'azoto dei tessuti e delle deiezioni solide, quello invece delle deiezioni liquide appartiene a sostanze di natura più semplice, tra le quali occupa il primo posto l'urea. In particolare occorre ricordare: l'urea (dalle deiezioni liquide dell'uomo e dei mammiferi in genere, degli anfibî, dei pesci); l'acido ippurico (dagli erbivori); l'acido urico (da rettili, uccelli, artropodi, molluschi, insetti, ecc.); la guanina (da celenterati, vermi, crostacei, scorpioni); l'ipoxantina (dai cefalopodi, ecc.).
Si tratta ora di vedere attraverso quali trasformazioni chimiche l'azoto delle sostanze elencate passi allo stato di ammoniaca. Le materie proteiche sia d'origine animale che vegetale, cominciano col subire il processo cosiddetto di proteolisi, e si trasformano in amminoacidi i quali attraverso quattro processi ben distinti conducono ad ammoniaca, e precisamente per ossidazione, per riduzione, per idrolisi semplice, o per idrolisi accompagnata da eliminazione del carbossile. I quattro processi sono schematicamente rappresentati dalle equazioni seguenti:
È così che dall'alanina si possono ottenere, per ossidazione, acido acetico, anidride carbonica ed ammoniaca, per riduzione acido propionico e ammoniaca, per idrolisi semplice acido lattico e ammoniaca, per idrolisi, e decomposizione del carbossile, alcool etilico, anidride carbonica e ammoniaca. Le reazioni di cui sopra possono bene effettuarsi nel terreno agrario con prevalenza dell'una o dell'altra a seconda delle condizioni del terreno; ma d'ordinario è la prima di esse che prende il sopravvento e che conduce a una profonda ossidazione della molecola organica. Ad essa, secondo Marchal, presiederebbe il Bacillus mycoides, o bacillo della terra, che agirebbe sulle sostanze azotate, trasformando il carbonio in anidride carbonica, l'idrogeno in acqua, lo zolfo, eventualmente presente, in acido solforico; l'azoto e l'idrogeno, infine, costituirebbero il residuo di questa ossidazione.
Così per esempio l'asparagina si decomporrebbe secondo lo schema seguente:
e la glutammina secondo lo schema:
Secondo il Marchal, dunque, la formazione dell'ammoniaca apparrebbe come il corollario di un processo respiratorio paragonabile a quello della produzione di zolfo da parte dei solfobacterî in presenza di idrogeno solforato. In realtà i microrganismi ammonizzanti producono ammoniaca non già perché ne sentano bisogno, ma per procurarsi l'energia necessaria alle loro funzioni vitali e mentre assimilano una parte dell'azoto ammoniacale, lasciano libero l'eccesso. Ché se sono posti in condizioni da utilizzare altre fonti di energia diverse dalle sostanze proteiche, p. es. idrati di carbonio, non si ha più produzione di ammoniaca o ce n'è addirittura sottrazione perché il microrganismo ne assimila una parte.
Le cose procedono diversamente quando si tratti di prodotti azotati quali l'urea, l'acido ippurico, ecc. che abbiamo elencati fra quelli provenienti dalle deiezioni liquide. L'urea fissa facilmente due molecole d'acqua trasformandosi in carbonato di ammonio:
ed il Micrococcus ureae è capace di operare questa trasformazione, alla quale il Bacillus mycoides sopra citato rimane estraneo. L'acido ippurico invece si scinde in acido benzoico e glicocolla,
la quale, in un secondo tempo per opera dei microbi ammonizzanti subisce la scissione già vista per l'asparagina, dà luogo cioè, per ossidazione, ad acido carbonico e ammoniaca.
Interessante è anche la trasformazione dell'acido urico, la quale pure si svolge in due tempi: dalla sua molecola, cioè, si staccano due molecole di urea, con formazione di anidride carbonica da parte dell'asse tricarbonico e in un secondo tempo l'urea si trasforma in carbonato ammonico per semplice addizione d'acqua.
Un microrganismo speciale, isolato dall'Ulpiani dagli escrementi freschi di pollo e classificato fra i coccobacterî, è capace di operare la prima decomposizione; il bacterio dell'urea compie la seconda. Lo stesso Ulpiani dimostrò che il Micrococcus ureae, da solo, non è capace di attaccare l'acido urico, ma che dall'azione simultanea dei due bacterî (quello dell'acido urico e quello dell'urea) l'acido urico è trasformato rapidamente in carbonato di ammonio.
Analogo comportamento presenta la guanina, che in un primo tempo subisce un processo di idrolisi e insieme di ossidazione, fornendo una molecola di urea ed una di guanidina, mentre l'asse tricarbonico si ossida a CO2; in un secondo tempo dall'urea e dalla guanidina si perviene a carbonato di ammonio. Al primo processo (idrolisi e ossidazione) presiede un altro coccobacterio che lo stesso Ulpiani isolò dal letame di una colombaia; alla decomposizione dell'urea il solito agente trasformatore. Quanto alla guanidina, non si conosce ancora alcun bacterio che sia capace di determinare la trasformazione finale. Questa per altro avviene secondo lo schema:
Nulla di preciso si conosce sull'ammonizzazione della ipoxantina, ma è lecito supporre che anch'essa debba subire un primo processo d'idrolisi e di ossidazione con formazione di anidride carbonica e di urea. Nei riguardi, invece, della tirosina si ricorda che, secondo il Traetta Mosca, essa è completamente distrutta da un bacillo appartenente al gruppo dei piocianei, che si rinviene nel letame. La demolizione del nucleo tirosinico procederebbe lenta e graduale con formazione di acido idroparacumarico e ammoniaca e poi di acido benzoico, benzolo e finalmente anidride carbonica. Evidentemente l'attività del bacillo s'inizia con un processo di riduzione capace di distaccare il gruppo NH2 sotto forma di ammoniaca, poi procede sino a completa ossidazione del prodotto.
Bibl.: A. B. Griffiths, Phys. of. the Invert., 1892; Carus, System der tierischen Morphologie, 1843; O. von Fürth, in Zeit. f. phys. Chemie, XXXI, (1900); E. Gorup-Besanez e H. Will, in Jahresber. für Agrikulturchemie XVIII (1875); E. Marchal, in Mém. Soc. zool. de France, III; id., in Bull. Royal Sc. Belg., 1893; C. Ulpiani, in Gazzetta chimica italiana, XXXIII, ii (1903), e XXXIV, ii (1904); id. e M. Cingolani, ibid., XXXIV, ii; F. Traetta Mosca, ibid., XL (1910), i.